Способ измерения давления и устройство для его осуществления

 

1Л

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

616;н :ат. .; ц ); а .. заме

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 050874 (21) 2055096/18-10 (5 Ж

G 01 L 13/02 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 25.02.80. Бюллетень ¹ 7 (53) УДК 5Z1 ° 787. (088.8) Дата опубликования описания 2 502.80 (72) Авторы изобретения

Л.В.Малейко, В.И.Красов и Е.И.Юревич

Особое конструкторское бюро технической кибернетики

Ленинградского политехнического института им. М.И.Калинина (71 ) За яв итель (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение касается измерений абсолютного давления или разности давлений газовых сред.

Известен способ силовой компенсации давления сжимаемых сред, например воздуха, механическими или элект ростатическими силами, возвращающими элемент измерения разности давления в исходное состояние, соответствующее нулевому перепаду давлений, заключающийся в том, что подают эталонное и измеряемое давления в две герметичные камеры, разделенные элементом измерения разнбсти давлений, затем осуществляют компенсацию разности давлений механическими или электростатическими силами, возвращая элемент измерения разности давлений в исходное состояние. По величине приложенного усилия судят о величине измеряемого давления или разности давлений (1) .

Недостатками такого способа силовой компенсации давления являются недостаточная точность измерения,обуслов- 25 ленная гистерезисом, температурной зависимостью и нестабильностью во времени элемента измерения разности давлений, увеличение погрешности с расширением диапазона измерения, 30 ухудшение точности, механическими, силами из-за наличия гистерезиса и люфтов в механическом приводе и сложность реализации способа.

Известен также способ измерения давления, основанный на компенсации разности давлений в двух герметичных камерах (2) .

Недостатками этого способа является низкая точность измерения, обуаловленная гистереэисом, температурной зависимостью и нестабильностью„ ,мембраны во времени, ограничение диапазона измерения сверху электрической прочностью чувствительного элемента, а также сложность создания стабильного источника напряжения силовой компенсации, реализующего квадратичную зависимость напряжения от величины измеряемого давления.

Цель изобрЕтения - повышение точ.ности измерений и автоматизация про- . цесса измерения.

Это достигается тем, что по предложенному способу компенсацию разности давлений осуществляют изменением давлений в одной из камер, измеряя при этом время, необходимое для компенсации и по величине этого времени

717583

55 судят о первоначальной разности давлений.

B устройстве для осуществления способа герметичные камеры снабжены герметичными кранами эталонного и измеряемого давлений, а одна из камер оборудована индикатором проте)кания газа и промежуточной камерой со стабилизатором давления, соединенной через пористый натекатель с камерой. Устройство также снабжено цифровым преобразователем временного интервала, выход которого соединен .с индикатором, а входы соединены с элементом контроля нулевой разности давлений и через устройство контроля начала измерения с краном измеряемого давления.

На чертеже схематически изображено устройство для реализации пред-ложенного способа. . Устройство содержит две герметичные камеры 1 и 2, разделенные индикатором 3 нулевой разности давлений. герметичные камеры снабжены герметичными кранами 4, 5 измеряемого и эталонного давлений, а одна из камер 25 оборудонана индикатором 6 протекания газа и промежуточной камерой 7 со стабилизатором 8 давления, соединенной через пористый натекатель 9 с камерой

Предложенное устройство снабжено также цифровым преобразователем 10 временного интервала, выход которого соединен с индикатором 6, один входс элементом контроля нулевой разности давлений, а другой вход через 35 устройство контроля 11 начала измерения соединен с краном измеряемого давления, Для исключения температурной погрешности измерительное устройство помещено в термостат 12. В случае измерения давлений в широком

40 диапазоне и увеличения вследствие ,этого общего нремени измерения целесообразно осуществлять переключение диапазонов измерения подключением (или отключением) дополнительных 45 герметичных камер 13 и 14 и (или) подключением (отключением) дополнительных натекателей 15 и 16. Сйособ измерения давления осуществляется следующим образом. 50 эталонное и измеряемое давление подают в две герметичные камеры, разделенные элементом контроля нулевой разности давлений, а затем осуществляют компенсацию разности междУ давлениями механическими силами подачей исследуемой среды, например газа, через натекатель н одну из камер и произвсдят измерение интервала времени от момента начала протекания газа через нате- 60 катель до Момента выравнивания давлений в камерах, по которому судят о величине измеряемого давления или разности давлений.

Устройство. работает следующим 65 образом.

Включают термостат 12 и стабилизатор 8 давления. Открывают краны 4 и 5, подключают камеры 1 и 2 к измеряемо-, му и эталонному давлениям. Закрывают кран 5, а затем кран 4. Когда кран

4 закрыт, то B камере 2 изменяется давление за счет перетекания исследуемой среды, например газа, через натекатель 9. Затем, устройство контроля

11 начапа измерения включает функциональный преобразователь 10, который отсчитывает время. Когда давление в камере 1 достигает величины равной давлению в камере 2, элемент 3 выдает команду н функциональный преобразователь 10 об окончании измерения. Диапазон измерения: ограничен снизу пороговой чувствительностью элемента

3, а сверху — только механической прочностью чувствительного элемента. Погрешность измерения определяется точностью отсчета интервала времени, характеризующего величину измеряемого давления, точностью поддержания температуры термостатом

12, давления — устройством 8, а также точностью определения эначений коэффициентов функции преобразонания.

Погрешность измерения имеет систематический характер и может быть минимизирована при настройке системы. Абсолютная величина погрешности носит остояйный характер во всем диапазоне измерения, так как систематическая и случайная погрешности не унеличиваются пропорционально диапазону измерения при измерении интервала функциональным преобразователем. Коэффициенты функции преобразования вычисляются по известным значениям эталонного давления, давления в камере 7, объема камеры 1 и проводимости натекателя

9 с учетом изменения его величины в период измерения за счет вариации давления в камере 1. Согласно предложенному способу необходимо предварительно определять ориентировочные значения этих параметров экспериментально, что дает предварительные значения коэффициентов функции, а затем производить уточнение коэффициентов функции преобразования экспериментальной характеристики давление в функции временного интервала расчетом на ЦВМ методом наименьших кнадратов (максимального соответствия) .

Таким образом предложенный cnoco15 измерения давления и устройство для его осущестнления по сравнению с известными устройствами аналогичного типа обладают высокой точностью измерения давления, достаточно широким диапазоном измерения и простотой конструктивной реализации.

Фоомула изобретения

1, Способ измерения давления, основанный на компенсации разности лав717583

l 1,@ ; -,6, Я . - . - -< Г

ЦНИИПИ Заказ 9826/57 Тираж 1019 Подписн ое

Филиал НПП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 лений в двух герметичных камерах, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, компенсацию разности давлений осуществляют изменением давлений в од.ной из камер, измеряя при этом время, необходимое для компенсации,- и по величине этого времени судят о первоначальной разности давлений.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее две герметичные камеры, разделенные элементом контроля нулевой разности давлений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что герметичные камеры снабжены герметичными кранами эталонного и измеряемого давлений, а одна иэ 1З камер оборудована индикатором проте-. кания газа и промежуточной камерой со стабилизатором давления, соединенной через пористый натекатель с камерой.

3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью автоматизации процесса измерения, оно снабжено цифровым преобразователем временного интервала, выход которого соединен с индикатором, а входы соединены с элементом контроля нулевой разности давлений и через устройство контроля начала

;измерения с краном измеряемого дав, ления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петунин A.Н. Измерение параметров газового потока. М., Машиностроение, 1974, с.73.

2. Патент CEJA 93354721,кл.73-398, 1967 (прототип),